硅衬底技术助力我国半导体照明发展

     美国进步女记者安娜·路易斯·斯特朗有这样一句名言：“与其咒骂黑暗，不如燃起一支明烛”。人类的征途从黑暗出发，却永远朝着光明前行。远古时代驱逐野兽使用的火把，科技革命以来照亮千家万户的白炽灯都是人们追寻光明的最好证明。

    随着对地球资源的进一步认识，人类并没有满足于现有的照明方法，相反仍在寻找更节能、更环保的“光明之源”，发光二极管正是在这种背景下“横空出世”。其中摘得年度中国国家技术发明一等奖的“硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管”技术为照明产业“舒筋活骨”，有望加速发光二极管的商业化进程。

    三条LED照明技术路线

    发光二极管，简称LED，是一种能直接将电能转化为可见光的固态半导体器件。它的核心结构是一个半导体晶片，晶片一端负极一端正极，整体被环氧树脂包裹。发电原理在于晶片内部P型半导体和N型半导体构成P-N结，当电流通过导线时，电子就会从N区被推向P区，并以光子的形式发出能量，产生亮光。

    目前，LED照明产业是国内外重点发展的战略性新兴产业，总体来说有这样三条技术路线：蓝宝石衬底、碳化硅衬底和硅衬底。蓝宝石衬底是由日本科学家提出，三位发明者还荣获了2014年诺贝尔物理学奖。它的优势在于生产技术成熟、器件质量较好；蓝宝石本身稳定性好，能够适应高温过程；此外蓝宝石机械强度高，易于处理和清洗，因此蓝宝石衬底成了主流选择。

    第二条技术道路是碳化硅衬底，也被称作“贵族路线”，价格高昂，主要贡献者获得美国总统技术发明奖。碳化硅是继第一代硅、锗和第二代砷化镓等材料之后的第三代新型半导体材料。作为衬底材料，它的应用广泛程度仅次于蓝宝石，具有化学稳定性好、导电性能好、导热性能好、不吸收可见光等优点。这种衬底能够较好解决散热问题，在半导体照明技术领域具有重要地位。

    硅衬底路线由我国南昌大学与晶能广电公司的科研工作者提出，与蓝宝石和碳化硅相比，硅具有低成本、大尺寸、高质量、可导电等优点，被认为是最具前途的蓝光LED衬底材料。硅衬底的芯片电极可采用两种接触方式，分别是水平接触和垂直接触，可称L型电极和V型电极。两种电极决定了在硅衬底LED芯片内部，电流既可以横向流动，也可以纵向流动。而纵向流动可以增大LED的发光面积，提高二极管出光效率。此外硅又是导热良体，器件的导热性因硅衬底而提升，二极管的使用寿命显著延长，可以说高效环保“两不误”，市场前景“有看头”。